人教版高中物理选修3-4课件第十四章电磁波

例1 (2018·丽水检测)关于电磁场理论，下列说法正确的是 A.在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场 B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的
电场 C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
√D.周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
解析 根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电 场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场.
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考点二 电磁波 6.下列关于电磁波的说法，正确的是 A.只要有电场和磁场，就能产生电磁波 B.电场随时间变化时，一定产生电磁波
√C.做非匀变速运动的电荷可以产生电磁波
D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
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3.(电磁波与机械波的比较)(2018·新余一中高二下学期第三次段考)电磁波与机械 波相比较，下列说法中不正确的是 A.电磁波传播不需要介质，机械波传播需在介质中 B.电磁波与机械波的频率都由波源确定 C.电磁波、机械波都能发生衍射和干涉现象
√D.电磁波、机械波都包括横波和纵波
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4.(对引力波的认识)(多选)(2018·慈溪高二上学期期末)来自美国的科研人员于2016年2
知识深化
电磁波与机械波的比较
研究对象
机械波 力学现象
电磁波 电磁现象
周期性
位移随时间和空间做周 电场强度E和磁感应强度B随时间和
期性变化
空间做周期性变化
传播情况
传播需要介质，波速与 介质有关，与频率无关
传播无需介质，在真空中波速等于 光速c，在介质中传播时，波速与介 质和频率都有关
产生机理
由质点(波源)的振动产生 由电磁振荡激发(下节内容)
5.了解电磁波和机械波的区别.
内容索引
NEIRONGSUOYIN
自主预习 重点探究 达标检测 课时对点练
预习新知 夯实基础 启迪思维 探究重点 检测评价 达标过关 注重双击 强化落实
自主预习
一、伟大的预言
1.变化的磁场产生电场 (1)实验基础：如图1所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产 生 感应电流 .
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2.(电磁波的特点)(多选)下列关于电磁波的说法中，正确的是
√A.电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播
B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0×108 m/s
√C.电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短
D.只要空间中某个区域有变化的电场或变化的磁场，就能产生电磁波
解析 电磁波在真空中的传播速度为光速c＝3.0×108 m/s，且c＝λf，从一种 介质进入另一种介质，频率不变，但速度、波长会变化.电磁波仍具有波的特 征，电磁波只有在真空中的传播速度才为3.0×108 m/s，在其他介质中的传播 速度小于3.0×108 m/s，波长变短，只有交变的电场和磁场才能产生电磁波.
是横波还是纵波 可能是横波，也可能是纵波
横波
干涉Baidu Nhomakorabea衍射
可以发生干涉和衍射
例2 (多选)以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是
A.机械波和电磁波，本质上是一致的
√B.机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关，
而且与电磁波的频率有关
√C.机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波 √D.它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
5.(多选)根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场.当产生的电场的
电场线如图2所示时，可能是
√A.向上方向的磁场在增强
B.向上方向的磁场在减弱
√C.向上方向的磁场先增强，然后反向减弱
D.向上方向的磁场先减弱，然后反向增强
图2
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解析 向上方向的磁场增强时，感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向 向下，根据安培定则知感应电场方向如题图中E的方向所示，选项A正确， B错误. 同理，当磁场反向减弱即向下的磁场减弱时，感应电场方向同样如题图中E 的方向，选项C正确，D错误.
√
解析 图A中电场不随时间变化，不会产生磁场； 图B和图C中电场都随时间均匀变化，只能在周围产生恒定的磁场，不会产生 和发射电磁波； 图D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这个磁 场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的 统一体，即形成电磁场，能发射电磁波.
[学科素养] 例1涉及对麦克斯韦电磁场理论的理解.学生需要认识到：恒定的 磁场不会产生电场，同样，恒定的电场也不会产生磁场.本题考查了学生灵活 运用相关知识解决实际问题的能力，体现了“科学思维”的学科素养.
针对训练 (2017·金华检测)某电路中电场随时间变化的图象如下列各图所示， 能发射电磁波的电场是
二、电磁波
导学探究 如图所示是赫兹证明电磁波存在的实验装置，当接在高压感应圈上的两金属 球间有电火花时，导线环上两小球间也会产生电火花，这是为什么？这个实 验证实了什么问题？
答案 当A、B两金属球间产生电火花时就会产生变化的电磁场，这种变化的 电磁场传播到导线环时，在导线环中激发出感应电动势，使导线环上两小球 间也产生电火花.这个实验证实了电磁波的存在.
解析 机械波由振动产生，电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生，机械波
是能量波，传播需要介质，速度由介质决定，电磁波是物质波，波速由介质
和自身的频率共同决定；机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波，
它们都能发生反射、折射、干涉和衍射等现象，故选项B、C、D正确.
例3 (多选)梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波.该 电磁波
2.用导线将手摇发电机与水平放置的平行板电容器两极相连，平行板电容器两 极板间的距离为4 cm左右，在下极板边缘放上几个带绝缘底座的可转动小磁 针，当摇动发电机给电容器充电或电容器放电时，小磁针发生转动，充电结 束或放电结束后，小磁针静止不动.请思考：小磁针受到什么力的作用而发生 转动？这个现象告诉我们什么道理？
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4.如图1所示是空间磁感应强度B随时间t的变化图象，在它周围空间产生的电
场中的某一点场强E应
A.逐渐增强
B.逐渐减弱
√C.不变
D.无法确定
图1
解析 由题图可知，磁场均匀增强，根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁 场产生恒定的电场，故场强E不变，选项C对.
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第十四章 电磁波
1 电磁波的发现
知识内容 选考要求
课时要求
1.知道麦克斯韦电磁场理论，了解麦克斯韦对
电磁学发展做出的巨大贡献.
2.知道电磁波的传播不需要介质，电磁波是横
电磁波的发现
a
波，传播速度等于光速，光是一种电磁波.
3.知道赫兹用实验证实了电磁波的存在以及赫
兹对电磁学的发展做出的巨大贡献.
4.认识电磁波的物质性，知道电磁波的产生.
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3.在下图所示的四种磁场中能产生恒定的电场的是
√
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解析 A中磁场不变，则不会产生电场，故A错误； B中磁场方向变化，而大小不变，则不会产生恒定的电场，故B错误； C中磁场随时间均匀变化，则会产生恒定的电场，故C正确； D中磁场随时间做非均匀变化，则会产生非均匀变化的电场，故D错误.
生同频率的振荡电场 B.任何电场都要在周围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同频率的振
荡磁场
√C.任何变化的电场都要在周围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同频
率的振荡磁场 D.电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一体，即电磁场
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解析 根据麦克斯韦电磁场理论，如果电场(磁场)的变化是均匀的，产生的磁 场(电场)是恒定的；如果电场(磁场)的变化是不均匀的，产生的磁场(电场)是变 化的；振荡电场(磁场)在周围空间产生同频率的振荡磁场(电场)；周期性变化 的电场和周期性变化的磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一体，即 电磁场.故选C.
图1
(2)麦克斯韦的见解：电路里感应电流的产生，一定是变化的 磁场 产生了电 场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动. (3)实质：变化的 磁场 产生电场. 2.变化的电场产生磁场 麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产 生 磁场 .
二、电磁波
1.电磁波的产生：变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传 播，形成 电磁波 . 2.电磁波是横波：根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波在真空中传播时，它 的电场强度和磁感应强度互相 垂直 ，而且二者均与波的传播方向 垂直 ，因 此电磁波是横波. 3.电磁波的速度：麦克斯韦指出了光的电磁本质，他预言电磁波的速度等于 光速 .
月11日宣布，他们利用激光干涉引力波天文台(LIGO)于2015年9月首次探测到引力波，
证实了爱因斯坦100年前所做的猜测，如图2所示.在爱因斯坦的描述中，有质量的物
体会使它周围的时空发生扭曲，物体质量越大，时空扭曲地越厉害.当有质量的两物
体加速旋转的时候，他们周围的时空会发生起伏，震颤，波浪…这种“时空扰动”以
波(涟漪)的形式向外传播，这就是“引力波”.其实只要有质量的物体加速运动就会
产生引力波，不同方式产生的引力波的波长是不一样的.引力波是以光速传播的时空
扰动，是横波.引力波和物质之间的相互作用极度微弱，
因此它的衰减也是极度缓慢的.引力波的发现为我们打
开了研究宇宙的全新窗口，引力波携带着与电磁波截然
不同的信息，将为我们揭示宇宙新的奥秘.
图2
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根据上述材料做下列推断，下列说法正确的是 A.引力波传播需要介质 B.引力波不可能携带波源的信息
√C.引力波会有干涉现象 √D.引力波的振动方向与传播方向垂直
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课时对点练
考点一 麦克斯韦电磁场理论 1.(多选)关于电磁场理论的叙述正确的是
√A.变化的磁场周围一定存在电场，与是否有闭合电路无关 √B.周期性变化的磁场产生同频率变化的电场 √C.周期性变化的电场和周期性变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即
√A.是横波
B.不能在真空中传播 C.只能沿着梳子摇动的方向传播
√D.在空气中的传播速度约为3×108 m/s
解析 电磁波是横波，传播方向与振动方向垂直，既能在真空中传播，也能 在介质中传播.电磁波在空气中的传播速度约为3×108 m/s，故选项A、D正确.
达标检测
1.(麦克斯韦电磁场理论)下列说法中正确的是 A.任何变化的磁场都要在周围空间产生变化的电场，振荡磁场在周围空间产
答案 小磁针受到磁场力的作用而转动.变化的电场产生磁场.
知识深化
对麦克斯韦电磁场理论的理解 (1)变化的磁场产生电场 ①均匀变化的磁场产生恒定的电场. ②非均匀变化的磁场产生变化的电场. ③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场. (2)变化的电场产生磁场 ①均匀变化的电场产生恒定的磁场. ②非均匀变化的电场产生变化的磁场. ③周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场.
重点探究
一、麦克斯韦电磁场理论
导学探究
1.电子感应加速器是用来获得高速电子的装置，其基本原理如图所示，上、下 为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电磁铁线圈中通入变化 的电流，真空室中的带电粒子就会被加速，其速率会越来 越大.请思考：带电粒子受到什么力的作用而被加速？如果 线圈中通以恒定电流会使粒子加速吗？这个现象告诉我们 什么道理？ 答案 带电粒子受到电场力作用做加速运动.线圈中通入恒定电流时，带电粒 子不会被加速.变化的磁场能产生电场.
三、赫兹的电火花
赫兹 证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，为了纪念他，把 频率的单位定为赫兹.
即学即用 判断下列说法的正误. (1)在电场周围，一定存在着和它联系着的磁场.( × ) (2)在变化的磁场周围一定会产生变化的电场.( × ) (3)电磁波不能在真空中传播.( × ) (4)电磁波是横波.( √ )
电磁场 D.电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
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2.(多选)根据麦克斯韦电磁场理论，以下叙述中正确的是
√A.教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场 √B.打点计时器工作时周围必有磁场和电场
C.恒定的电场产生恒定的磁场，恒定的磁场激发恒定的电场
√D.电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者互相垂直